[實用新型]直流母線供電的鉆機/修井機動力系統

無效

• 申請號: 200820221729.1
• 申請日: 2008-09-19
• 公開（公告）號: CN201266838Y
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發明（設計）人: 欒蘇;于興軍;王亞峰;叢萬生;王耀華
• 申請（專利權）人: 寶雞石油機械有限責任公司
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02P27/06;H02P3/18
• 代理公司: 寶雞市新發明專利事務所
• 代理人: 席樹文;李鳳岐

技術領域

本實用新型涉及一種直流母線供電的鉆機/修井機動力系統。

背景技術

石油鉆機/修井機配備的動力系統可分為四類；即柴油機驅動、液壓驅動、直流電驅動、交流電驅動。近年來，隨著變頻技術的日益成熟，使得交流電驅動鉆機/修井機越來越為各油田用戶所推崇。目前，交流電驅動鉆機/修井機動力系統的配置方案是采用大功率柴油發電機組發出三相交流電，通過組網單元、交流母線輸送到各用電負載，供給不同變頻器驅動的絞車電機、泥漿泵電機、轉盤電機、頂驅電機，以及其它輔助用電設備。由于鉆/修井設備的驅動電機多，負載變化大，要求發電機組的裝機容量一定要大于所有用電設備總的瞬時功率，造成了設備成本高，發電機組耗油量大，廢氣排放量多，嚴重污染環境等問題。另外由于三相異步交流電機啟動電流一般為正常工作額定電流的3倍，但其啟動時間很短，因此發電機組在正常工作狀態下，絕大多數時間處于大馬拉小車的狀態，導致了系統的用電效率較低。

發明內容

本實用新型解決的技術問題：設計一種直流母線供電的鉆機/修井機動力系統，降低發電機組的裝機容量，進而降低了設備成本和油耗，保護了環境，同時并提高了系統的效率。特別是在鉆/修井過程中，設備電機產生的再生電能回饋到直流母線可以被再次利用，進而提高了系統的用電效率。

本實用新型的技術解決方案：一種直流母線供電的鉆機/修井機動力系統，包括發電機組(1)、組網單元(2)及交流母線(3)，電機組(1)輸出的交流電經組網單元(2)接交流母線(3)，交流母線(3)接無需變頻調速的負載電機(9)。交流母線(3)接大功率整流器(10)的輸入端，大功率整流器(10)的輸出端接直流母線(11)，逆變器(12)輸入端接直流母線(11)，逆變器(12)的輸出端分別接鉆/修井動力系統各變頻電機。

所述變頻電機為絞車電機(5)、轉盤電機(6)、頂驅電機(7)、泥漿泵電機(8)。

所述交流母線(3)和直流母線(11)均分為若干段，分別通過組網斷路器(19)和母線聯接器(21)連接。

所述直流母線(11)上并聯有制動單元(13)，且制動單元(13)的輸出端連接有制動電阻(14)。

所述直流母線(11)上并聯有自耦變壓器(15)，且自耦變壓器(15)的輸出端接交流母線(3)。

所述直流母線(11)上并聯有直流儲能裝置(16)。

所述直流儲能裝置(16)為大容量蓄電池組或者超級電容器組。

工作原理：發電機組輸出的三相交流電通過組網單元接入交流母線，通過交流母線將三相交流電輸送至大功率整流器整流變換為直流電輸送到直流母線上，各逆變器將直流母線輸送來的直流電逆變為頻率、電壓可調的交流電進而驅動鉆/修井設備的變頻電機。其它不需要變頻調速的鉆井設備的電機可直接從交流母線上取電。在鉆/修井過程中，某些設備的變頻電機在一定工況下會處于發電狀態，此時，逆變器內整流回饋單元會將該電機發電狀態下再生的電能轉換為電壓穩定的直流電反饋到直流母線上，這部分電能可被直流母線上其它處于電動狀態的鉆/修井設備電機所使用。如果該電能無法被完全消耗，仍有富余，則可通過以下三種方案進行處理：方案一，即直流母線上并聯制動單元和制動電阻，將富余的再生電能以熱量的方式消耗掉；方案二，即直流母線上并聯自耦變壓器，將富余的再生電能回饋到交流母線，供所有鉆/修井設備電機使用；方案三，即直流母線上并聯直流儲能裝置，富余的再生電能會存儲于該裝置中，待直流母線上用電負荷增大或鉆/修井設備消耗的瞬時功率大于發電機組向交流母線輸出的功率時，該儲能裝置可與發電機組一起向負載供電，因此本動力系統配備的發電機組的功率可小于鉆井設備總的瞬時功率。

本實用新型與現有技術相比具有的優點和效果：

1、鉆/修井過程中，設備電機產生的再生電能回饋到直流母線可以被再次利用，進而提高了動力系統的用電效率。

2、由于鉆/修井設備電機發電狀態產生的再生電能可與發電機組一同向鉆/修井設備進行供電，故只要發電機組的輸出功率加上再生電能的功率大于鉆/修井過程中最大需求功率的條件下，可以適當降低發電機組的裝機容量，從而減少了設備成本和耗油量，保護環境。

3、本供電系統的設備結構緊湊，工作穩定，使用本系統，可使鉆機/修井機繼續擁有變頻調速的諸多優點外，大大提高鉆/修井設備運行的可靠性。

附圖說明

圖1為本實用新型第一種實施方案的結構示意圖，

圖2為本實用新型第二種實施方案的結構示意圖，

圖3為本實用新型第三種實施方案的結構示意圖，